(57)【要約】【課題】  単一の受光素子を用いた光検出回路において、受光素子からの暗電流の影響を回避でき、且つ受光素子の飽和を防止でき、広いダイナミックレンジが得られるようにする。【解決手段】  ＰＮＰトランジスタ３、４、抵抗５、ダイオード６により、受光素子２流れる電流の増加に伴って該受光素子２への逆バイアス電圧を高くするバイアス回路を構成し、受光素子２に生じる電流が所定値より小さい領域では該受光素子２の暗電流の発生を抑えるように逆バイアス電圧を低くし、受光素子２に生じる電流が所定値より大きい領域では該受光素子２が飽和しないように逆バイアス電圧を高くする。【選択図】        図１
2005265444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子と、前記受光素子に流れる電流の増加に伴って該受光素子への逆バイアス電圧を高くするバイアス回路とを有し、前記バイアス回路は、受光素子に生じる電流が所定値より小さい領域では逆バイアス電圧を低くし、受光素子に生じる電流が所定値より大きい領域では逆バイアス電圧を高くすることを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
前記バイアス回路は、受光素子に生じる電流が所定値より小さい領域では該受光素子の暗電流の発生を抑えるように逆バイアス電圧を低くし、受光素子に生じる電流が所定値より大きい領域では該受光素子が飽和しないように逆バイアス電圧を高くすることを特徴とする請求項１に記載の光検出装置。
【請求項３】
受光素子を用いた光検出方法であって、バイアス回路により前記受光素子に流れる電流の増加に伴って該受光素子への逆バイアス電圧を高くするとともに、前記受光素子に生じる電流が所定値より小さい領域では逆バイアス電圧を低くし、受光素子に生じる電流が所定値より大きい領域では逆バイアス電圧を高くするようにしたことを特徴とする光検出方法。
【請求項４】
前記バイアス回路により、受光素子に生じる電流が所定値より小さい領域では該受光素子の暗電流の発生を抑えるように逆バイアス電圧を低くし、受光素子に生じる電流が所定値より大きい領域では該受光素子が飽和しないように逆バイアス電圧を高くすることを特徴とする請求項３に記載の光検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を用いた光検出装置、特に広いダイナミックレンジを持つ光検出装置及び光検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７は受光素子を用いて光量（光強度）を検出する従来の光検出回路の構成を示す図である。この検出回路は、電源１０１に接続された受光素子１０２と、ＮＰＮトランジスタ１０３、１０４、１０５からなるカレントミラー回路とによって構成されている。
【０００３】
上記構成の回路において、受光素子１０１に光が入射すると、該受光素子１０１に電流Ｉ１１が発生し、トランジスタ１０２のコレクタに電流Ｉ１１が流れる。トランジスタ１０３、１０４及び１０５はカレントミラー回路を構成しているので、トランジスタ１０３、１０４、１０５のエミッタ面積をそれぞれ１、ｎ２、ｎ３とした場合、トランジスタ１０４、１０５のコレクタ電流Ｉ１２、Ｉ１３はそれぞれ、Ｉ１２＝ｎ２×Ｉ１１、Ｉ１３＝ｎ３×Ｉ１１となる。
【０００４】
このように、上記の検出回路では、一つの受光素子１０２から複数の検出出力を得ることができる。
【０００５】
また、この他にも不要な成分を除去して高精度に光量（強度）を検出する検出回路が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２５５３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような光検出回路において、受光素子に流れる微弱電流を検出するためには、該受光素子に発生する暗電流を検出するための電流に対して十分小さくしなければならない。このため、受光素子に印加する逆バイアス電圧を０Ｖ付近にする必要がある。
【０００７】
しかし、このような状態では、強入力時には受光素子が飽和し、太陽電池モードへと移行し、電圧源として働いてしまう。したがって、受光素子が電流源として動作しなくなるので、入力光の強度を検出することが不可能になってしまう。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、受光素子からの暗電流の影響を回避でき、且つ受光素子の飽和を防止でき、ダイナミックレンジの広い光検出装置及び光検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光検出装置は、受光素子と、前記受光素子に流れる電流の増加に伴って該受光素子への逆バイアス電圧を高くするバイアス回路とを有し、前記バイアス回路は、受光素子に生じる電流が所定値より小さい領域では逆バイアス電圧を低くし、受光素子に生じる電流が所定値より大きい領域では逆バイアス電圧を高くするようにしたものである。
【００１０】
本発明に係る光検出方法は、受光素子を用いた光検出方法であって、バイアス回路により前記受光素子に流れる電流の増加に伴って該受光素子への逆バイアス電圧を高くするとともに、前記受光素子に生じる電流が所定値より小さい領域では逆バイアス電圧を低くし、受光素子に生じる電流が所定値より大きい領域では逆バイアス電圧を高くするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、受光素子からの暗電流の影響を回避でき、且つ受光素子の飽和を防止でき、広いダイナミックレンジが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は本発明の実施例１による光検出装置の構成を示す回路図である。同図において、１は電源、２は受光素子、３、４はＰＮＰトランジスタ、５は抵抗、６はダイオード、７はカレントミラー回路で、ＮＰＮトランジスタ８、９、１０、１１により構成されている。
【００１４】
ここで、上記ＰＮＰトランジスタ３、４、抵抗５、ダイオード６により、受光素子２流れる電流の増加に伴って該受光素子２への逆バイアス電圧を高くするバイアス回路が構成され、受光素子２に生じる電流が所定値より小さい領域では逆バイアス電圧を低くし、受光素子２に生じる電流が所定値より大きい領域では逆バイアス電圧を高くするようにしている。
【００１５】
すなわち、受光素子２に生じる電流が所定値より小さい領域では該受光素子２の暗電流の発生を抑えるように逆バイアス電圧を低くし、受光素子２に生じる電流が所定値より大きい領域では該受光素子２が飽和しないように逆バイアス電圧を高くするような光量（光強度）の検出方法となっている。
【００１６】
上記のように構成された検出回路において、各トランジスタのベース電流を無視し得るものとすると、受光素子２から生じた電流Ｉ１は、トランジスタ３を通過し、カレントミラー回路７に注入される。これにより、カレントミラー回路７から電流Ｉ２が出力される。ここで、Ｉ１＝Ｉ２である。
【００１７】
また、ダイオード６がオフ（ＯＦＦ）している領域では、電流Ｉ２は抵抗５に流れる。この電流Ｉ２は電流Ｉ１に比例するので、受光素子２の電流の増加と共にＶ３の電位は低下し、それに伴ってＶ１及びＶ２の電位も低下する。そして、Ｖ１の電位が低下することにより、受光素子２の逆バイアス電圧が増加する。
【００１８】
また、受光素子２からの電流がある程度増加すると、ダイオード６がオン（ＯＮ）し、Ｖ２の電位が低下する。これにより、トランジスタ３及びカレントミラー回路７の飽和を防ぐ。そして、カレントミラー回路７から電流Ｉ３が出力されるが、この電流Ｉ３も電流Ｉ１に比例する。
【００１９】
以上のことから、上記の検出回路は、次のように動作する。
（ａ）微小電流入力時には、抵抗５の両端の電位差は０Ｖとみなせるので、受光素子２への逆バイアス電圧も０Ｖとなり、受光素子２の暗電流を防止する。
（ｂ）受光素子２の電流が増加すると、受光素子２への逆バイアス電圧が増加し、受光素子２が飽和することを防ぐ。このとき、検出すべき電流が増加しているので、暗電流の影響は無視し得る。
【００２０】
したがって、広いダイナミックレンジにおいて電流Ｉ１に比例する電流Ｉ３が出力され、この電流Ｉ３を測定することで、広いダイナミックレンジの光強度、光量を検出することができる。また、カレントミラー回路７により異なる比を持つ複数の電流（Ｉ５など）を出力することができる。
【００２１】
このように、本実施例では、受光素子２からの暗電流の影響を回避でき、且つ受光素子２の飽和を防止でき、ダイナミックレンジの広い光検出装置を実現することができる。
【００２２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図２〜図６は本発明の実施例２〜６の構成を示す回路図であり、図１と同一符号は同一構成要素を示している。
【００２３】
図２に示す検出回路は、トランジスタ４とカレントミラー回路２１の間にＮＰＮトランジスタ２５を接続したものであり、カレントミラー回路２１はＮＰＮトランジスタ２２、２３、２４から構成されている。図３に示す検出回路は、カレントミラー回路３１をＦＥＴ３２、３３、３４により構成したものであり、トランジスタ３、４もＦＥＴ３５、３６に替えている。
【００２４】
図４に示す検出回路は、カレントミラー回路４１を電源側に接続したものである。図中、４２、４３、４４はカレントミラー回路４１を構成するＰＮＰトランジスタ、４５、４６はバイアス回路を構成するＮＰＮトランジスタ、４７はトランジスタ４６とカレントミラー回路４１との間に接続されたＰＮＰトランジスタである。
【００２５】
図５に示す検出回路は、図４の検出回路でトランジスタ４７を省略したものである。また、図６に示す検出回路は、図５の検出回路でカレントミラー回路６１をＦＥＴ６２、６３、６４により構成したものであり、バイアス回路のトランジスタもＦＥＴ６５、６６に替えている。
【００２６】
以上のような回路構成であっても、図１の検出回路と同様の動作が得られ、広いダイナミックレンジの検出回路を実現することができる。また、本発明は上記の回路構成に限らず、他の構成とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、単一の受光素子を用いたオートライト、日射検出兼用のセンサとしても広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例１の構成を示す回路図
【図２】本発明の実施例２の構成を示す回路図
【図３】本発明の実施例３の構成を示す回路図
【図４】本発明の実施例４の構成を示す回路図
【図５】本発明の実施例５の構成を示す回路図
【図６】本発明の実施例６の構成を示す回路図
【図７】従来例の構成を示す回路図
【符号の説明】
【００２９】
１  電源
２  受光素子
３  ＰＮＰトランジスタ
４  ＰＮＰトランジスタ
５  抵抗
６  ダイオード
７  カレントミラー回路
【図１】
2005265444.tif 000003
【図２】
2005265444.tif 000004
【図３】
2005265444.tif 000005
【図４】
2005265444.tif 000006
【図５】
2005265444.tif 000007
【図６】
2005265444.tif 000008
【図７】
2005265444.tif 000009